聚天冬氨酸(polyaspartic acid)，以下簡稱PASP，是美國Donlar公司于20世紀(jì)90年代初期開發(fā)的一種環(huán)境友好型水處理劑，它分子中不含磷，可生物降解，具有較好的阻垢分散性能，并在油井中已被證明有良好的緩蝕性能，PASP作為阻垢緩蝕劑具有可完全生物降解且不含磷的優(yōu)越特性，但它本身的阻垢緩蝕效果無法達(dá)到市售水處理阻垢緩蝕劑的水平。目前國內(nèi)工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中常用的藥劑大多采用全有機(jī)膦系水處理劑，由于磷的存在和大量排放將引起周圍水域的富營養(yǎng)化，促進(jìn)菌藻的滋長形成“赤潮”，污染環(huán)境，也是一種公害，因此從長遠(yuǎn)發(fā)展趨勢來看，膦系水處理劑的生產(chǎn)和應(yīng)用必將受到限制。為此，將PASP與少量膦系水處理劑復(fù)合使用，研究開發(fā)一種高效、低磷、可部分生物降解的復(fù)合水處理劑，具有很好的推廣價(jià)值和應(yīng)用前景。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1．1 PASP的合成

取一定量的L一天冬氨酸，在一定溫度下進(jìn)行熱縮聚，用氫氧化鈉溶液水解縮聚產(chǎn)物，得到紅棕色液體，即為PASP溶液。

1．2 PASP與膦系水處理劑的復(fù)合

取市場上常用的膦系阻垢緩蝕劑1一羥基亞乙基一1，1一二膦酸(HEDP)、2一膦酸基丁烷一1，2，4一三羧酸(f)E汀lCA)和二乙烯三胺五亞甲基膦酸(DETPMP)分別按一定比例加入到PASP溶液中，配制成二元復(fù)合溶液，即得到相應(yīng)的復(fù)合水處理劑。

1．3 阻垢性能測定

采用靜態(tài)阻垢試驗(yàn)方法，選定實(shí)驗(yàn)用水為河北省科學(xué)院地下水，總硬度621nag／L，Ca2+ 465mg／L(以CaCO3計(jì))，總堿度333mg／L(以CaCO3計(jì))，S04 2-142mg／L，電導(dǎo)率1072／us／cm。在lO00mL燒杯中準(zhǔn)確倒人750mL實(shí)驗(yàn)用水，加入所要評定的水處理劑，攪勻，置于80℃恒溫水浴中并記時(shí)，當(dāng)蒸發(fā)濃縮至500mL(濃縮倍數(shù)為1．5)時(shí)，取出燒杯，迅速冷卻至室溫后將試液移至500mL容量瓶中，試液不足500mL時(shí)，用去離子水補(bǔ)足，并搖勻，繼續(xù)置于80℃ 恒溫水浴中，從計(jì)時(shí)開始恒溫10h。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，取出容量瓶，冷卻至室溫，吸取上層澄清溶液，用EDTA滴定法分析測定鈣離子的質(zhì)量濃度。阻垢率按下式計(jì)算：

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2．1 PASP的阻垢性能

按照上述1．3中實(shí)驗(yàn)方法，PASP采用不同用量時(shí)，測定阻垢率。結(jié)果見圖1。從圖1可以看出，PASP具有明顯的溶限效應(yīng)，在用量小于20mg／L時(shí)，阻垢率隨著用藥量的增加而迅速升高，在用量為20mg／L左右時(shí)，阻垢率達(dá)到最高，接近71% ，此后隨著用藥量的繼續(xù)增加，阻垢率不再提高，呈緩慢的下降趨勢。

2．2 PASP與膦系水處理劑復(fù)合的阻垢性能

按照上述1．3中實(shí)驗(yàn)方法，PASP分別與HEDP、PBTCA、DETPMP按不同的質(zhì)量比例復(fù)合時(shí)，藥劑用量均為20mg／L，測定阻垢率。結(jié)果見圖2、圖3、圖4。

從圖2可以看出，PASP與HEDP質(zhì)量比達(dá)到3：1之前，復(fù)合物阻垢率隨著PASP質(zhì)量比例的增加而逐漸提高，當(dāng)PASP與HEDP質(zhì)量比為3：l時(shí)，復(fù)合物阻垢率達(dá)到最高，接近78% ，此時(shí)的用量比例為最佳，說明PASP與HEDP復(fù)合有一定的協(xié)同作用，比單獨(dú)使用PASP時(shí)阻垢率可提高7%左右。

從圖4可以看出，隨著PASP質(zhì)量比例的不斷增加，復(fù)合物阻垢率逐漸下降，在PASP與DETI MP質(zhì)量比達(dá)到2：1之前，阻垢率下降趨勢比較平緩，當(dāng)PASP與DETPMP質(zhì)量比為2：1時(shí)，復(fù)合物阻垢率還可以達(dá)到82%左右，但在此之后，阻垢率有一個(gè)迅速下降的過程。

由此可見，PASP 分別與PBTCA 和DETPMP復(fù)合，均可以使阻垢率有很大的提高，比單獨(dú)使用PASP時(shí)阻垢率可提高10% 以上。但是PBTCA的磷含量為11．5% ，DETPMP的磷含量為27．2% ，所以從低磷和減少環(huán)境污染的角度考慮，應(yīng)首選PBTCA作為復(fù)合藥劑較好。

2．3 PASP的緩蝕性能

按照上述1．4中試驗(yàn)方法，對PASP的緩蝕性能進(jìn)行測定。結(jié)果見表1。

從表2可以看出，PASP與PBTCA復(fù)合具有很好的緩蝕性能，當(dāng)復(fù)合物用量達(dá)到20mg／L時(shí)，能使掛片的腐蝕率從空白的20．37×10 -2 mm／a降至0．99×10-2lnm／a，緩蝕率可以達(dá)到95%以上，比單獨(dú)使用PASP時(shí)緩蝕率可提高5%左右。再增大用量，緩蝕率沒有明顯的提高，當(dāng)用量為40mg／L時(shí)，緩蝕率為96．22%。

3 結(jié)論

(1)PASP與膦系水處理劑復(fù)合比單獨(dú)使用PASP具有更好的阻垢緩蝕性能。在藥劑用量均為20mg／1．時(shí)，PASP與PBTCA復(fù)合(質(zhì)量比為2：1)比單獨(dú)使用PASP，阻垢率可提高10%以上，緩蝕率可提高5%左右。

(2)PASP與膦系水處理劑復(fù)合是一種高效、低磷、可部分生物降解的水處理劑。

參考文獻(xiàn)：
[1]霍字凝，劉珊，陸柱．新型聚合物阻垢劑聚天冬氨酸的合成與性能[J]．精細(xì)化工。2000．17(10)：581—583．
[2]王勤娜，張國華．綠色阻垢劑ZU一101的制備與阻垢性能的研究[J]．石油化工．2002，31：447～449．
[3]Louis L．Gary J．Continuous process for polyaspartic acid syn．thesis[P]．US5．610，264．1997．
[4]霍宇凝，劉珊．陸柱．聚天冬氨酸對碳酸鈣的阻垢性能研究[J]．水處理技術(shù)．2001．1(27)：26～28．
[5]潘明．乇亞權(quán)．劉騰飛等．聚天冬氨酸與含磷阻垢劑復(fù)合產(chǎn)品的阻垢性能[J]．工業(yè)水處理．2003．23(6)：21～22． 
 
 

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